糞腸球菌的生物學(xué)特性及其在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用

糞腸球菌的生物學(xué)特性及其在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用

安玉亭1，胡 浩2*，王智剛1，周新秀3

(1.江蘇遠(yuǎn)山生物技術(shù)有限公司，江蘇鹽城 224001；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，江蘇南京 210095;3.鹽城市亭湖區(qū)農(nóng)業(yè)委員會，江蘇鹽城 224001)

摘要糞腸球菌(Enterococcus faecalis)是乳酸菌的一類，屬于鏈球菌科(Streptococcaceae)腸球菌屬(Enterococcus)，細(xì)胞呈球形，鏈狀排列，無芽孢，兼性厭氧，為革蘭氏陽性菌，是人類和動物腸道中重要菌群之一。糞腸球菌能夠調(diào)節(jié)動物腸道菌群平衡，增強(qiáng)機(jī)體免疫力，促進(jìn)腸道上皮細(xì)胞生長與修復(fù)，提高飼料轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)動物體生長。該菌容易在動物腸道中定植并發(fā)揮作用，具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞糞腸球菌；養(yǎng)殖業(yè)；微生態(tài)制劑

中圖分類號S816.1

基金項(xiàng)目江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程項(xiàng)目(SXGC[2014]164)；江蘇省農(nóng)業(yè)科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(BE2013381)。

作者簡介安玉亭(1986- )，男，河北石家莊人，碩士，從事動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)研究。*

收稿日期2015-08-06

The Biological Characteristics ofEntemcoccusfaecalisand Its Application in Breeding Industry

AN Yu-ting1, HU Hao2*, WANG Zhi-gang1et al(1. Jiangsu Yuanshan Biological Technology Co., Ltd., Yancheng, Jiangsu 224001; 2. Nanjing Agricultural University, Nanjing, Jiangsu 210095)

AbstractEntemcoccus faecalis is a kind of lactic acid bacteria, which belongs to the Enterococcus of Streptococcaceae. It is spherical cells, arranged in chains, bacillus, and facultative anaerobe, gram-positive bacterium, and one of the important bacteria in the intestinal tract of human and animal. Entemcoccus faecalis is widely used in animal breeding. It can adjust the balance of intestinal flora activate the immunity system, enhance the body immunity, promote the growth and recovery of intestinal epithelial cells, produce many kinds of enzymes, improve the feed conversion rate promote animal growth etc. Entemcoccus faecalis can easily colonize in the animal intestines and play its roles, therefore has wide application prospects.

Key wordsEntemcoccusfaecalis; Breeding industry; Microecological agents

近年來，我國畜牧水產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，提高了居民營養(yǎng)水平，改善了人民生活。但是，由于養(yǎng)殖密度大、畜禽疫病復(fù)雜多樣以及監(jiān)管不力等原因，普遍存在抗生素過量使用甚至濫用等問題，我國有50%以上的抗生素被使用在飼料中，這為養(yǎng)殖業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展埋下隱患。鑒于濫用抗生素潛在的弊端和危機(jī)，許多國家和地區(qū)都禁止或限制抗生素在飼料中的添加。1986年瑞典全面禁止在飼料中使用抗生素，1997年世界衛(wèi)生組織倡議在動物飼料中謹(jǐn)慎使用抗生素，2006年歐盟全面禁止抗生素在飼料中的使用，2011年韓國全面禁止在動物飼料中添加抗生素。因此，在飼料中禁止或控制抗生素的使用是一種趨勢。

為此，許多研究者開始尋找抗生素的替代品。益生菌的出現(xiàn)成為抗生素替代品的最佳選擇，得到國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。糞腸球菌(Entemcoccusfaecalis)作為益生菌的一種，自從1984年就被美國食品和藥品管理局明確標(biāo)定為可直接應(yīng)用于動物的益生菌之一。在飼料中添加糞腸球菌，可以調(diào)節(jié)宿主胃腸道微生態(tài)系統(tǒng)，不僅具有提高畜禽抗病性和生產(chǎn)性能的作用，而且具有無殘留、無污染和無耐藥性等特點(diǎn)。糞腸球菌作為一種重要的益生菌，在歐美國家動物飼料領(lǐng)用已得到廣泛應(yīng)用。我國關(guān)于糞腸球菌的研究起步較晚，即使《飼料添加劑品種目錄(2008)》允許使用的飼料級微生物菌種也包括糞腸球菌[1]，但是在畜禽上的相關(guān)研究還較少。筆者將對糞腸球菌的生物學(xué)特性及其在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

1糞腸球菌的生物學(xué)特征

糞腸球菌屬于乳酸菌，革蘭氏陽性菌，不產(chǎn)芽孢、氧化酶陰性、觸酶陰性、兼性厭氧球菌，經(jīng)常單個、成對或呈短鏈狀排列[1]。糞腸球菌作為動物腸道內(nèi)主要菌群之一，還能產(chǎn)生細(xì)菌素等抑菌物質(zhì)，抑制沙門氏菌和大腸桿菌等病原菌的生長，改善腸道微環(huán)境；能產(chǎn)生天然抗生素，有利于機(jī)體健康；同時(shí)，能夠抑制腸道中產(chǎn)腐敗菌和尿素酶細(xì)菌的生長，降低內(nèi)毒素和腸道尿素酶的含量，改善機(jī)體血液環(huán)境。糞腸球菌能夠?qū)⒉糠值鞍踪|(zhì)分解成斷鏈氨基酸和酰胺，將多種碳水化合物的無氮浸出物轉(zhuǎn)化成L型乳酸，促進(jìn)合成L-乳酸鈣，提高養(yǎng)殖動物對鈣質(zhì)的吸收能力。另外，糞腸球菌是消化道內(nèi)普遍存在的一類微生物，不僅具有較強(qiáng)的腸黏膜定植和耐受能力，而且是一種兼性厭氧的乳酸菌，與厭氧、培養(yǎng)保存條件苛刻的雙歧桿菌相比更具有生產(chǎn)和應(yīng)用價(jià)值。

2糞腸球菌的作用機(jī)理

2.1調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)系統(tǒng)平衡微生物在動物腸道中的長期演化過程中逐漸形成一個相互依賴、相互制約、相對穩(wěn)定微生態(tài)系統(tǒng)[2]。腸道菌群失調(diào)會導(dǎo)致機(jī)體免疫力下降，從而引發(fā)各種疾病。當(dāng)腸道微生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生紊亂后，雙歧桿菌、乳酸菌等數(shù)量顯著降低，沙門氏菌和大腸桿菌等兼性厭氧菌數(shù)量則顯著增加，此時(shí)給動物補(bǔ)充益生菌能夠顯著抑制致病菌的生長，增加有益菌的數(shù)量，從而建立顯著的優(yōu)勢種群，達(dá)到維持或恢復(fù)腸道微生態(tài)平衡的目的[3]。Lee等[4]發(fā)現(xiàn)糞腸球菌可以通過改變腸道黏液成分來抑制致病菌的黏附，同時(shí)能夠通過刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)來降低大腸桿菌的黏附能力。糞腸球菌作為乳酸菌的一種，能夠產(chǎn)生細(xì)菌素、有機(jī)酸或揮發(fā)性脂肪酸等來改善腸道內(nèi)環(huán)境，達(dá)到競爭有害菌的營養(yǎng)成分或抑制其生長及活動的效果[5]。產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸等抑菌物質(zhì)的數(shù)量越多，抑制有害菌的能力就越強(qiáng)。大量研究表明，糞腸球菌具有調(diào)整腸道微生態(tài)平衡的重要作用。

2.2維護(hù)腸道上皮屏障的完整性腸道上皮屏障作為機(jī)體重要的免疫屏障，能夠抵制腸道內(nèi)毒素和致病菌通過腸粘膜進(jìn)入機(jī)體的血液、組織及器官中[6]。糞腸球菌能夠在動物腸道內(nèi)形成生物薄膜附著在動物腸道粘膜上，進(jìn)行正常發(fā)育、生長和繁殖，形成乳酸菌屏障，抵御外來毒素和致病菌侵入，這是芽孢桿菌和酵母菌等所沒有的功能。Caballero-Franco等[7]研究表明糞腸球菌能夠通過MUC2基因的表達(dá)和上調(diào)黏液素來增加魯米那黏液素的含量，而魯米那黏液素由許多糖蛋白、脂肪和糖脂組成，相當(dāng)于一個黏液毯，能有效防止腸道內(nèi)的毒素?fù)p傷上皮細(xì)胞。Chichlowskietai等[8]研究發(fā)現(xiàn)糞腸球菌的繁殖有利于分泌黏液素的杯狀細(xì)胞的成熟和生長，該黏液素促進(jìn)機(jī)體分泌黏附蛋白，提高細(xì)菌的黏附力，從而抑制毒素對腸道上皮細(xì)胞的侵害。Buts等[9]體外試驗(yàn)表明糞腸球菌能夠保護(hù)機(jī)體免受抗炎藥物副作用的影響。最新研究發(fā)現(xiàn)，糞腸球菌夠抑制大量毒素的增加，激活增加胞分裂蛋白激酶和抗細(xì)胞調(diào)亡酶數(shù)量，調(diào)節(jié)細(xì)胞調(diào)亡效應(yīng)，保護(hù)腸道上皮細(xì)胞[10]。

2.3促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收糞腸球菌能夠分泌L型乳酸，同時(shí)能將多種碳水化合物的無氮浸出物轉(zhuǎn)化為乳酸，完全被機(jī)體進(jìn)行吸收利用。糞腸球菌作為益生菌，可在腸內(nèi)形成微生物菌薄膜附著在腸道粘膜上，同時(shí)在腸道內(nèi)生長、發(fā)育并迅速繁殖，起到保護(hù)腸道粘膜的益生作用。此外，糞腸球菌還可以分解部分蛋白質(zhì)為酰胺和氨基酸，并且使飼料內(nèi)的纖維變軟，所以能夠提高飼料的轉(zhuǎn)化吸收率。荊祎[11]研究表明糞腸球菌對氨基酸和酰胺的吸收有促進(jìn)作用，能提高組織蛋白的合成作用，增強(qiáng)代養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。席興軍等[12]在玉米秸稈青貯飼料中添加糞腸球菌和纖維素酶后能明顯改善青貯飼料的氣味、質(zhì)地和色澤等，丁酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低82%，氨態(tài)氮與總氮質(zhì)量比降低33%，干物質(zhì)消失率提高8%，同時(shí)使酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量分別降低7%和10%，因此明顯提高了飼料品質(zhì)。李笑櫻等[13]發(fā)現(xiàn)飼料中添加0.01%糞腸球菌，在產(chǎn)蛋后期可以顯著提高飼料中鈣、磷消化率及精氨酸、亮氨酸、半胱氨酸的消化率；在飼料中添加0.03%復(fù)合微生態(tài)制劑(芽孢桿菌和糞腸球菌)可以顯著提高蛋雞日糧粗蛋白質(zhì)、代謝能、干物質(zhì)、鈣和磷消化率以及精氨酸、谷氨酸、絲氨酸等氨基酸的消化率。

2.4增強(qiáng)機(jī)體免疫力糞腸球菌能夠顯著增強(qiáng)巨嗜細(xì)胞的活性，促進(jìn)免疫器官的發(fā)育，提高動物的免疫反應(yīng)能力，促進(jìn)抗體的產(chǎn)生及細(xì)胞因子的分泌，從而增強(qiáng)機(jī)體的免疫力[14]。張日俊等[15]研究表明用含有乳酸桿菌的復(fù)合微生物制劑飼喂肉仔雞，該產(chǎn)品能夠顯著刺激胸腺、法氏囊和脾臟等免疫器官的發(fā)育，加強(qiáng)免疫T細(xì)胞和B細(xì)胞對各種應(yīng)激反應(yīng)的刺激性。Gill等[16]研究也表明糞腸球菌和嗜酸乳酸桿菌能明顯提高脾臟細(xì)胞對T細(xì)胞與B細(xì)胞的增殖反應(yīng)能力，增加血液中血清抗體及INF-Y的含量。Huang等[17]研究發(fā)現(xiàn)飼料中添加糞腸球菌后在30日齡肉仔雞血清中IgG和IgA含量顯著高于對照組。Perdigon等[18]研究發(fā)現(xiàn)在小白鼠食用添加糞腸球菌或嗜酸乳酸桿菌發(fā)酵的乳制產(chǎn)品8 d后，體內(nèi)巨噬細(xì)胞的吞噬能力明顯增強(qiáng)。杭柏林等[19]給肉雞飼喂添加類鏈球菌和植物乳桿菌旳試驗(yàn)日糧后，其血液中白細(xì)胞吞噬率較對照組分別提高15.47%和16.10%。

3糞腸球菌在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用效果

3.1在生豬健康養(yǎng)殖中的應(yīng)用目前，糞腸球菌的應(yīng)用研究普遍存在于生豬健康養(yǎng)殖過程中。在豬生長過程中不同生理階段，添加糞腸球菌等益生菌的目的也有所不同。在哺乳仔豬期，以建立優(yōu)勢菌群、提前搶占結(jié)合位點(diǎn)、抑制病原菌繁殖為主要目的；對于斷奶仔豬，則以預(yù)防、控制腹瀉、提高自身免疫功能為目的；在豬的生長育肥階段，以提高飼料利用率和日增重和改善豬肉品質(zhì)為主要目的；對于妊娠母豬，以提高胚胎存活率、增加受孕率、改善母豬的生產(chǎn)力和延長母豬生產(chǎn)年限為主要目的；對于哺乳母豬，以提高采食量、增強(qiáng)泌乳能力、增加哺乳仔豬免疫力為主要目的。Zeyner等[20]研究表明，當(dāng)仔豬出現(xiàn)腹瀉時(shí)，飼喂糞腸球菌不僅制止養(yǎng)殖場仔豬腹瀉情況的蔓延，同時(shí)可以降低仔豬腹瀉率，進(jìn)而能提高日增重。Guerra等[21]發(fā)現(xiàn)給斷奶仔豬飼喂中添加糞腸球菌的飼料后，糞便中大腸桿菌的數(shù)量明顯降低，與Taras等[22]的研究結(jié)果相一致。魏清甜等[23]研究表明飼料中添加200 g/t的糞腸球菌可以顯著改善仔豬保育前期腹瀉率、料肉比、日增重和保育后期的日采食量，同時(shí)增強(qiáng)機(jī)體免疫能力，減少體內(nèi)大腸桿菌數(shù)量。

3.2在家禽健康養(yǎng)殖中的應(yīng)用糞腸球菌在家禽養(yǎng)殖過程中的應(yīng)用也較為廣泛。Hamid等[24]給蛋雞飼喂糞腸球菌和雙歧桿菌混合微生物制劑，在7、14、21 d分別測抗體免疫應(yīng)答反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)組在接種破傷風(fēng)毒素后，顯著增加IgA和IgG在腸道中的含量。司振書等[25]將糞腸球菌等復(fù)合益生菌加入肉雞飼料中，保證每千克飼料添加復(fù)合益生菌不少于2×109CFU/g，21日齡后分別測定紅細(xì)胞免疫復(fù)合物花環(huán)(E-ICR)率和紅細(xì)胞C3b受體花環(huán)(E-C3bR)率，結(jié)果表明試驗(yàn)組比對照組分別高19.93%和16.24%，總花環(huán)率試驗(yàn)組比對照組高17.61%；測定10日齡、17日齡肉雞胸腺T細(xì)胞百分?jǐn)?shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其分別比對照組高19.40%和9.17%，試驗(yàn)組肉雞免疫力明顯提高。呂英等[26]給1日齡雛雞飲用水中添加含糞腸球菌的微生態(tài)水劑，然后于1、7、18 d取免疫器官脾臟和法式囊，然后測定脾臟、法氏囊中IgG(免疫球蛋白G)、IgM(免疫球蛋白M)和IgA(免疫球蛋白A)生成細(xì)胞數(shù)量，結(jié)果表明在試驗(yàn)進(jìn)行到18 d后，試驗(yàn)組均比對照組有不同程度增加；在飼喂10 d后，免疫器官IgG 抗體生成細(xì)胞數(shù)量達(dá)到最大值，IgM、IgA生成細(xì)胞數(shù)量在飼喂7 d后達(dá)到最大值。

3.3在反芻動物健康養(yǎng)殖中的應(yīng)用糞腸球菌在反芻動物養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究也較多，其主要作用是提高反芻動物瘤胃微生物的活性，改善瘤胃的環(huán)境，增加益生菌的數(shù)量，從而提高其生理性能。于萍等[27]采用分子生物學(xué)方法研究糞腸球菌對斷奶犢牛胃腸道纖維分解菌數(shù)量的影響，結(jié)果表明糞腸球菌對黃色瘤胃球菌、琥珀酸絲狀桿菌、溶纖維丁酸弧菌、脂解厭氧弧菌和白色瘤胃球菌在犢牛消化道中的生長和定植有顯著促進(jìn)作用。葉峰等[28]研究表明在犢牛飼料中添加糞腸球菌等復(fù)合微生態(tài)制劑，30 d后試驗(yàn)組增重率與對照組相比提高18%，60 d后增重率提高13.39%。

3.4在水產(chǎn)健康養(yǎng)殖中的應(yīng)用微生態(tài)制劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的應(yīng)用研究起步較晚，主要是由于水質(zhì)的惡化和疾病的爆發(fā)，化學(xué)藥物的應(yīng)用已經(jīng)不能有效控制，因此微生態(tài)制劑的應(yīng)用得到水產(chǎn)界的廣泛關(guān)注。張濤等[29]將糞腸球菌添加于仿刺參的的飼料中，30 d后測定其腸道內(nèi)溶菌酶、蛋白酶、淀粉酶、氧化物歧化酶等的活性。研究表明，食用含有糞腸球菌的飼料，能夠增強(qiáng)仿刺參消化酶的活性，尤其是淀粉酶和蛋白酶，同時(shí)對提高機(jī)體免疫力也有一定的積極作用。黃海燕等[30]研究表明飼料中添加糞腸球菌進(jìn)行飼喂能夠顯著提高奧尼羅非魚抗嗜水氣單胞菌感染能力和免疫抗氧化能力，并且顯著魚體內(nèi)免疫細(xì)胞數(shù)量。

4存在問題及展望

糞腸球菌在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的益生功效較為明顯，它能夠提高畜禽生產(chǎn)性能，改善養(yǎng)殖環(huán)境，降低養(yǎng)殖成本等，這些已經(jīng)得到大量試驗(yàn)的驗(yàn)證。但是，糞腸球菌風(fēng)味非致病菌和致病菌，其篩選來源也很復(fù)雜。因此，在分離上不僅要保證其來源于健康的動物或未被污染的環(huán)境，同時(shí)還要經(jīng)過嚴(yán)格的科學(xué)鑒定，否則將危及動物的健康，甚至導(dǎo)致食品安全問題。

目前，糞腸球菌的研究僅僅涉及其生物學(xué)特性和實(shí)際使用的效果方面，但其作用機(jī)理和作用方式尚不明確。此外，提高糞腸球菌的抗病毒作用和抗感染能力，加強(qiáng)糞腸球菌制劑的穩(wěn)定性等方面將是今后研究的重要課題。在養(yǎng)殖生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中，只能采用拌料或飲水來添加糞腸球菌，因此在此過程中很難保證不被其他有害菌污染，并且無法保證其安全穩(wěn)定性。在顆粒型飼料中，糞腸球菌不能耐受制粒過程中的高溫蒸汽擠壓處理，給加工顆粒料工藝帶來很多的不便。因此，利用生物技術(shù)手段開發(fā)高生產(chǎn)性能的糞腸球菌菌種，來改善糞腸球菌微生態(tài)制劑的制造工藝和飼喂效果，同時(shí)研發(fā)含有糞腸球菌的復(fù)合微生物制劑，如與寡聚糖、中草藥等聯(lián)用都將是今后的發(fā)展趨勢。

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按照國有企業(yè)混合所有制改革形勢進(jìn)展和有關(guān)要求，依據(jù)中國石油集團(tuán)“十三五”全面深化改革意見，結(jié)合前3年混合所有制改革進(jìn)展和存在的問題，中國石油集團(tuán)應(yīng)按照“三個勇于、三個善于”，積極開展下一步混合所有制改革推進(jìn)實(shí)施工作。

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